Tóm tắt Luận văn Nghiên cứu ứng dụng để xử lý một số hợp chất ô nhiễm hữu cơ bằng xúc tác quang các hợp chất của vonfram
3
Mꢝ ĐꢞU
1. Lý do chꢙn ñꢟ tài
Trong nhꢑng năm gꢒn ñây, ô nhiꢓm môi là vꢋn ñꢔ ñáng ñưꢃc báo
ñꢉng ꢕ mꢖc ñꢉ toàn cꢒu. Viꢇc tăng dân sꢌ thꢗ giꢈi và phát triꢏn công
nghiꢇp ñã dꢘn ñꢗn tăng thiêu thꢙ năng lưꢃng và thꢆi ra các chꢋt ñꢉc hꢄi
ngoài ý muꢌn vào môi trưꢐng. Các chꢋt ô nhiꢓm này có thꢏ gây nên các
bꢇnh tꢅt liên quan ñꢗn ô nhiꢓm và làm ꢋm lên khí hꢅu toàn cꢒu. Chưa lúc
nào như hiꢇn nay, nhân loꢄi phꢆi ñꢌi mꢚt vꢈi ô nhiꢓm môi trưꢐng ngày
càng nghiêm trꢍng, trong ñó có sꢛ ô nhiꢓm nguꢊn nưꢈc bꢕi các hꢃp chꢋt
hꢑu cơ. Vì thꢗ, xꢜ lý các hꢃp chꢋt hꢑu cơ ñꢉc hꢄi có trong nưꢈc là nhꢑng
vꢋn ñꢔ ñang ñưꢃc ñꢚt ra.
Các chꢋt xúc tác có mꢉt vai trò rꢋt quan trꢍng trong công nghiꢇp hóa
hꢍc và trong ñꢐi sꢌng con ngưꢐi. Chúng có thꢏ xúc tiꢗn cho quá trình xꢆy
ra nhanh hơn ꢕ nhꢑng ñiꢔu kiꢇn mꢔm hơn. Trong nhꢑng năm gꢒn ñây, các
vꢅt liꢇu bán dꢘn làm xúc tác quang ñã ñưꢃc nghiên cꢖu rꢉng rãi trong lĩnh
vꢛc xꢜ lý ô nhiꢓm môi trưꢐng và tꢄo nguꢊn năng lưꢃng sꢄch, có khꢆ năng
tái sinh tꢝ viꢇc tách nưꢈc tinh khiꢗt thành H2 và O2 [7], [15], [21], [22].
Các hꢃp chꢋt cꢞa Wonfram, trong ñó có muꢌi tungstate cꢞa các kim loꢄi
chuyꢏn tiꢗp có tính năng quang xúc tác rꢋt mꢄnh trong viꢇc ꢖng dꢙng xꢜ lý
các chꢋt hꢑu cơ ñꢉc hꢄi có trong môi trưꢐng. Các hꢃp chꢋt này có ưu ñiꢏm
là có khꢆ năng hꢋp thꢙ ánh sáng trong vùng khꢆ kiꢗn. Vꢋn ñꢔ còn lꢄi là làm
sao tăng hiꢇu suꢋt lưꢃng tꢜ và tăng ñꢉ bꢔn cơ cũng như hóa hꢍc. Trên thꢗ
giꢈi ñã có mꢉt sꢌ công trình nghiên cꢖu vꢔ lĩnh vꢛc này. Trong ñó có thꢏ
kꢏ ñꢗn viꢇc nghiên cꢖu tꢟng hꢃp Bi2WO6 vꢈi các hình dꢄng khác nhau
dùng cho xúc tác quang ñꢏ tách nưꢈc thành H2 và O2 cũng như phân hꢞy
các hꢃp chꢋt hꢑu cơ ñꢉc hꢄi có trong nưꢈc dưꢈi tác dꢙng cꢞa ánh sáng khꢆ
kiꢗn. Ngoài ra, tungstate cꢞa các kim loꢄi chuyꢏn tiꢗp cũng ñưꢃc nghiên
cꢖu ñꢏ làm xúc tác quang phân hꢞy các phꢠm nhuꢉm có trong nưꢈc như
xanh metylen (methylene blue), metyl da cam (methyl orange). Mꢉt sꢌ tác
giꢆ còn nghiên cꢖu phân tán các muꢌi tungstate lên trên các vꢅt liꢇu khác
như các hꢃp chꢋt cacbon nano nhꢡm tăng diꢇn tích bꢔ mꢚt và tìm kiꢗm các
hiꢇu ꢖng hiꢇp trꢃ (synergistic effect). Mꢚc dù vꢅy, các nghiên cꢖu vꢔ lĩnh
4
vꢛc này vꢘn chưa nhiꢔu. Đꢚc biꢇt là viꢇc phân tán muꢌi tungstate lên trên
các vꢅt liꢇu mao quꢆn có diꢇn tích bꢔ mꢚt lꢈn. Trên cơ sꢕ phân tích vꢔ lý
luꢅn và thꢛc tiꢓn trên, chúng tôi chꢍn ñꢔ tài nghiên cꢖu cho luꢅn văn là:
“Nghiên cꢀu ꢀng dꢁng ñꢂ xꢃ lý mꢄt sꢅ hꢆp chꢇt ô nhiꢈm hꢉu cơ bꢊng
xúc tác quang các hꢆp chꢇt cꢋa vonfram”.
Đꢔ tài tꢅp trung nghiên cꢖu ñiꢔu chꢗ các muꢌi tungstate kim loꢄi
chuyꢏn tiꢗp ñưꢃc phân tán trên các vꢅt liꢇu mao quꢆn có diꢇn tích bꢔ mꢚt
lꢈn như SBA-15 và ꢌng nano cacbon. Các vꢅt liꢇu ñưꢃc ñꢚc trưng tính
chꢋt hóa, lý bꢡng các công cꢙ hiꢇn ñꢄi. Hoꢄt tính xúc tác ñưꢃc ñánh giá
bꢡng phꢆn ꢖng phân hꢞy xanh metylen trong dung dꢢch nưꢈc.
2. Đꢒi tưꢠng nghiên cꢡu
3. Mꢢc tiêu nghiên cꢡu
4. Phꢣm vi nghiên cꢡu
5. Bꢒ cꢢc ñꢟ tài
Đꢔ tài gꢊm 3 chương:
Chương 1 : Tꢟng Quan vꢔ lý thuyꢗt
Chương 2 : Thꢛc nghiꢇm
Chương 3: Kꢗt quꢆ và thꢆo luꢅn
6. Tꢤng quan tài liꢛu nghiên cꢡu
* Hưꢈng tiꢗp cꢅn thꢖ nhꢋt là tài liꢇu tham khꢆo. Kꢗt hꢃp vꢈi nhꢑng
kiꢗn thꢖc sꢎn có trong quá trình nghiên cꢖu, chúng tôi ñã tìm hiꢏu các
công trình công bꢌ liên quan ñꢗn ñꢔ tài ꢕ trong và ngoài nưꢈc. Trên cơ sꢕ
nhꢑng công trình ñã công bꢌ, chúng tôi xác ñꢢnh hưꢈng ñi cho ñꢔ tài vꢝa
khꢆ thi vꢝa có tính mꢈi.
* Đꢀ thꢁc hiꢂn ñꢃ tài, chúng tôi sꢄ sꢅ dꢆng các phương pháp sau:
- SBA-15 ñưꢃc tꢟng hꢃp và biꢗn tính bꢕi các muꢌi tungstate bꢡng phương
pháp sol gel
- Xác ñꢢnh các ñꢚc trưng mꢘu xúc tác bꢡng các phương pháp hóa lý hiꢇn
ñꢄi như:
+ Phương pháp nhiꢓu xꢄ tia X (XRD) ño trên máy D8 Advance
bruker ñꢏ xác ñꢢnh cꢋu trúc mꢄng tinh thꢏ cꢞa vꢅt liꢇu tꢟng hꢃp
5
+ Phương pháp hiꢏn vi ñiꢇn tꢜ quét (SEM) ño trên máy SEM JMS-
5300 LV ñꢏ xác ñꢢnh kích thưꢈc và hình dꢄng tinh thꢏ cꢞa vꢅt liꢇu xúc tác
+ Phương pháp hiꢏn vi ñiꢇn tꢜ truyꢔn qua (TEM) dùng xác ñꢢnh
nhiꢔu chi tiꢗt nano cꢞa mꢘu nghiên cꢖu như: Hình dꢄng, kích thưꢈc hꢄt,
biên giꢈi hꢄt (nm)
+ Phân tích thành phꢒn bꢡng EDS
+ Phꢆn ꢖng xúc tác ñưꢃc tiꢗn hành trong pha lꢣng. Đánh giá hoꢄt
tính xúc tác theo phương pháp chuꢠn.
+ Phân tích sꢆn phꢠm bꢡng phương pháp ño quang trꢛc tiꢗp không
dung thuꢌc thꢜ trên máy ño quang UV-Vis.
CHƯƠNG 1
TꢥNG QUAN LÝ THUYꢦT
1.1. GIꢧI THIꢨU Vꢅ VꢔT LIꢨU NANO CACBON
1.1.1. ꢋng nano Cacbon
1.1.2. Các phương pháp chꢩ tꢣo
1.1.3. Các tính chꢪt vꢫt lý cꢬa vꢫt liꢛu ꢒng nano cacbon
1.2. VꢔT LIꢨU MAO QUꢭN
1.2.1. Vꢫt liꢛu mao quꢚn trung bình:
1.2.2. Giꢗi thiꢛu vꢟ vꢫt liꢛu mao quꢚn trung bình SBA-15
a. Tꢌng hꢆp
b. Biꢍn tính
* Đưa kim loꢎi vào vꢏt liꢐu:
Đꢏ ñưa kim loꢄi vào vꢅt liꢇu MQTB có mꢉt sꢌ phương pháp phꢟ
biꢗn sau:
- Tꢇng hꢈp thuꢉ nhiꢂt trꢁc tiꢊp
- Ngâm tꢋm vꢌi các hꢈp chꢍt kim loꢎi
- Trao ñꢇi ion cꢏa chꢍt ĐHCT vꢌi cation kim loꢎi chuyꢀn tiꢊp
* Gꢑn các nhóm chꢀc năng lên trên bꢒ mꢓt mao quꢔn:
- Tꢇng hꢈp trꢁc tiꢊp:
- Biꢊn tính sau tꢇng hꢈp:
6
c. ꢕng dꢁng
* Hꢇp phꢁ
* Chꢇt nꢒn cho xúc tác
* Xúc tác
* Điꢒu chꢍ vꢏt liꢐu mꢖi
1.3. CƠ CHꢦ QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC
1.4. NƯꢧC THꢭI NHUꢊM
CHƯƠNG 2
NHꢎNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CꢆU
2.1. TꢥNG HꢌP VꢔT LIꢨU XÚC TÁC
2.1.1. Hóa chꢪt và dꢢng cꢢ
a. Hóa chꢇt
b. Dꢁng cꢁ
2.1.2. Tꢤng hꢠp vꢫt liꢛu mao quꢚn trung bình SBA-15
- Cho 2 gam P123 phân tán trong mꢉt cꢌc thꢞy tinh (100 ml) chꢖa
62ml dung dꢢch HCl 2M bꢡng máy khuꢋy tꢝ, khuꢋy dung dꢢch liên tꢙc
trong vòng 2 giꢐ ñꢗn khi thu ñưꢃc dung dꢢch ñꢊng nhꢋt, trong suꢌt. Trong
quá trình khuꢋy ñꢅy kín miꢇng cꢌc bꢡng nhꢛa bao tránh sꢛ bay hơi cꢞa
chꢋt hꢑu cơ.
- ꢤn ñꢢnh nhiꢇt ñꢉ ꢕ 400C, tăng tꢌc ñꢉ khuꢋy, sau ñó thêm tꢝ tꢝ tꢝng
lưꢃng nhꢣ TEOS cho ñꢗn khi hꢗt 4,25 gam. Tránh hình thành sư keo tꢙ.
Khuꢋy hꢥn hꢃp trong vòng 20 giꢐ, trong quá trình khuꢋy hꢟn hꢃp chuyꢏn
tꢝ trong suꢌt sang màu trꢦng ñꢙc.
- Cho hꢥn hꢃp vào thiꢗt bꢢ thꢞy nhiꢇt ñem sꢋy ꢕ 800C trong vòng 24
giꢐ.
- Lꢍc rꢜa hꢥn hꢃp sau phꢆn ꢖng nhiꢔu lꢒn bꢡng nưꢈc cꢋt ñꢗn khi thu
ñưꢃc dung dꢢch có pH = 7 thì dꢝng, lꢍc lꢋy mꢠu chꢋt rꢦn.
- Chꢋt rꢦn thu ñưꢃc ñươc sꢋy qua ñêm ꢕ 800C sau ñó ñưꢃc nung ꢕ
2000C trong vòng 3 giꢐ và 5500C trong vòng 5 giꢐ và nghiꢔn mꢢn ta thu
ñưꢃc sꢆn phꢠm là SBA-15 ꢕ dꢄng bꢉt xꢌp màu trꢦng.
7
2.1.3. Biꢩn tính bꢟ mꢮt vꢫt liꢛu SBA-15 bꢯng muꢒi M-Tungstate
(Vꢗi M là các kim loꢣi: Mn; Co; Ni; Cu; Zn)
Cân 0,5g muꢌi tungstate natri, cho thêm 10ml nưꢈc cꢋt và 10ml
ethanol 990 và 0,5g SBA-15 ñem khuꢋy tan hꢥn hꢃp ꢕ 400C cho ñꢗn khô
rꢊi sꢋy qua ñêm ꢕ 800C. Ta thu ñưꢃc mꢘu A. Cho 20ml nưꢈc cꢋt vào 3,0
mmol muꢌi M-nitrat (vꢈi M là các kim loꢄi: Co, Ni, Cu, Mn, Zn) khuꢋy
trong 600C. Sau ñó cho mꢘu A vào khuꢋy ꢕ 900C trong 3 giꢐ. Sꢆn phꢠm
thu ñưꢃc ñem lꢍc, rꢜa rꢊi sꢋy qua ñêm ꢕ 1200C. Sau ñó ñem nung ꢕ 5000C
trong 5 giꢐ ta ñưꢃc chꢋt xúc tác cꢒn tꢟng hꢃp.
2.3.4. Biꢩn tính bꢟ mꢮt vꢫt liꢛu ꢒng nano cacbon bꢯng muꢒi M-
Tungstate (Vꢗi M là các kim loꢣi: Mn; Co; Ni; Cu; Zn)
Cân 0,5g muꢌi Tungstate natri, cho thêm 10ml nưꢈc cꢋt và 10ml
ethanol 990 và 0,5g CNT ñem khuꢋy tan hꢥn hꢃp ꢕ 400C cho ñꢗn khô rꢊi
sꢋy qua ñêm ꢕ 800C. Ta thu ñưꢃc mꢘu A. Cho 20ml nưꢈc cꢋt vào 3,0
mmol muꢌi M-nitrat (vꢈi M là các kim loꢄi: Co, Ni, Cu, Mn, Zn) khuꢋy
trong 600C. Sau ñó cho mꢘu A vào khuꢋy ꢕ 900C trong 3 giꢐ. Sꢆn phꢠm
thu ñưꢃc ñem lꢍc, rꢜa rꢊi sꢋy qua ñêm ꢕ 1200C. Sau ñó ñem nung ꢕ 2000C
trong 5 giꢐ ta ñưꢃc chꢋt xúc tác cꢒn tꢟng hꢃp. Ngoài ra, trong trưꢐng hꢃp
cꢞa muꢌi Ni, lưꢃng tungstate natri thay ñꢟi là 0,3g và 0,7g và gꢍi hai sꢆn
phꢠm tương ꢖng là 37NiWO4/CNT và 58NiWO4/CNT. Trong trưꢐng hꢃp
dung 0,5g tungstate natri như trên ñưꢃc gꢍi là 50NiWO4/CNT.
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐꢰC TRƯNG
2.2.1. Phương pháp nhiꢱu xꢣ tia X (X-ray Diffraction)
2.2.2. Phương pháp hiꢲn vi ñiꢛn tꢳ truyꢟn qua (TEM)
2.2.3. Phꢤ tán sꢴc năng lưꢠng tia X
2.2.4. Kính hiꢲn vi ñiꢛn tꢳ quét (SEM)
2.2.5. Phương pháp xác ñꢵnh diꢛn tích bꢟ mꢮt riêng (BET)
2.3. THꢉ HOꢀT TÍNH XÚC TÁC
Khꢆo sát khꢆ năng xúc tác cho phꢆn ꢖng phân hꢞy hꢃp chꢋt hꢑu cơ ñꢉc
hꢄi có trong nưꢈc cꢙ thꢏ là xanh methylen ñưꢃc tiꢗn hành như sau.
Cho 0,2 g xúc tác vào trong 50ml xanh methylene nꢊng ñꢉ 100 mg/l vào
cꢌc thꢞy tinh. Bao cꢌc thꢞy tinh bꢡng giꢋy bꢄc sao cho ánh sáng không thꢏ
8
chiꢗu qua. Khuꢋy không gia nhiꢇt hꢥn hꢃp trong bóng tꢌi trong 0,5 giꢐ.
Sau ñó tháo lꢈp giꢋy bꢄc bao bên ngoài cꢌc và khuꢋy không gia nhiꢇt dưꢈi
các nguꢊn sang khác nhau. Sau các thꢐi gian hꢋt ñinh, lꢋy ra vài ml cho
vào lꢍ ñã bꢍc kín. Đem các mꢘu ñi li tâm và xác ñꢢnh nꢊng ñꢉ.
2.4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SꢭN PHꢶM
Sꢆn phꢠm trưꢈc và sau phꢆn ꢖng ñưꢃc phân tích trên máy ño quang
UV-Vis Jenway 6000 (Anh).
CHƯƠNG 3
KꢦT QUꢭ VÀ THꢭO LUꢔN
3.1. ĐꢰC TRƯNG VꢔT LIꢨU MnWO4/SBA-15 VÀ ZnWO4/SBA-15
Muꢌi tungstate cꢞa Mn và Zn như là nhꢑng muꢌi ñiꢏn hình ñưꢃc
mang trên chꢋt mang SBA-15. Đꢏ ñꢚc trưng cꢋu trúc, hai mꢘu tꢟng hꢃp
ñưꢃc ñꢚc trưng nhiꢓu xꢄ tia X và kꢗt quꢆ ñưꢃc trình bày trong hình 3.1 và
hình 3.2. Đꢌi vꢈi nhiꢓu xꢄ tia X góc nhꢣ, giꢆn ñꢊ cꢞa SBA-15 cũng ñưꢃc
trình bày ñꢏ so sánh. Hình 3.1 chꢧ ra rꢡng tꢋt cꢆ ba mꢘu ñꢔu có pic có
cưꢐng ñꢉ mꢄnh tương ꢖng vꢈi mꢚt 100 và hai pic có cưꢐng ñꢉ yꢗu hơn
tương ꢖng vꢈi phꢆn xꢄ các mꢚt 110 và 200. Mꢚc dù vꢅy, khi quan sát kꢨ
hơn sꢩ thꢋy cưꢐng ñꢉ các pic nhiꢓu xꢄ tia X cꢞa hai mꢘu biꢗn tính giꢆm so
vꢈi mꢘu SBA-15. Điꢔu này cũng thưꢐng quan sát ñưꢃc ñꢌi vꢈi các vꢅt liꢇu
thu ñưꢃc tꢝ viꢇc mang các chꢋt mang lên trên SBA-15, và ñưꢃc giꢆi thích
do giꢆm ñꢉ tương phꢆn giꢑa tưꢐng mao quꢆn và bên trong hꢇ thꢌng mao
quꢆn. Trong trưꢐng hꢃp biꢗn tính, ñꢉ tương phꢆn giꢆm do hꢇ thꢌng mao
quꢆn bꢢ chiꢗm giꢑ mꢉt phꢒn bꢕi các muꢌi tungstat.
9
Hình 3.1 Nhiꢐu xꢎ tia X góc nhꢑ cꢏa SBA-15 (a), MnWO4/SBA-15
(b), và ZnWO4/SBA-15 (c)
Đꢌi vꢈi nhiꢓu xꢄ góc lꢈn, mꢉt giꢆn ñꢊ cꢞa mꢉt vꢅt liꢇu ñiꢏn hình ñó
là MnWO4/SBA-15 ñưꢃc chꢧ ra trên hình 3.2. Kꢗt quꢆ cho thꢋy mꢉt sꢛ
tương ñꢊng cꢞa tꢋt cꢆ các pic cꢞa mꢘu MnWO4/SBA-15 so vꢈi mꢉt giꢆn
ñꢊ chuꢠn cꢞa MnWO4. Điꢔu này cho thꢋy vꢅt liꢇu ñưꢃc mang trên SBA-15
là ñơn pha MnWO4.
Hình 3.2 Nhiꢐu xꢎ tia X góc lꢌn cꢏa MnWO4 chuꢋn (a) và
MnWO4/SBA-15 (b)
10
Đꢏ có thêm thông tin vꢔ hình thái cꢞa MnWO4/SBA-15 và
ZnWO4/SBA-15, các hình ꢆnh SEM cũng ñưꢃc so sánh vꢈi SBA-15 và
ñưꢃc trình bày trong hình 3.3. Tꢋt cꢆ ba vꢅt liꢇu ñꢔu có dꢄng hình sꢃi như
dây thꢝng vꢈi ñưꢐng kính 2-3 ꢪm. Tuy nhiên, xét mꢉt cách chi tiꢗt hơn
cho thꢋy các sꢃi trong hình 3.3b, ñꢚc biꢇt là trong hình 3.3c có bꢔ mꢚt ghꢊ
ghꢔ hơn. Điꢔu này có thꢏ do các muꢌi tungstat bám trên bꢔ mꢚt.
Hình 3.3 Hình ꢒnh SEM cꢏa SBA-15 (a), MnWO4/SBA-15 (b), và
ZnWO4/SBA-15 (c)
Cꢋu trúc mao quꢆn cꢞa ba vꢅt liꢇu cũng ñưꢃc quan sát bꢡng kính hiꢏn
vi ñiꢇn tꢜ truyꢔn qua. Các hình ꢆnh TEM trong hình 3.4 cho thꢋy hình
dꢄng cꢞa các ꢌng mao quꢆn ñưꢃc quan sát rõ ràng. Điꢔu này mꢉt lꢒn nꢑa
minh chꢖng cꢋu trúc mao quꢆn trung bình vꢘn ñưꢃc duy trì sau khi biꢗn
tính bꢕi muꢌi tungstat.
Hình 3.4 Hình ꢒnh TEM cꢏa SBA-15 (a), MnWO4/SBA-15 (b), và
ZnWO4/SBA-15 (c)
11
Hình 3.5 Các ñưꢓng ñꢔng nhiꢂt hꢍp phꢆ/giꢒi hꢍp phꢆ N2 ꢕ 77K cꢏa
SBA-15 (a), MnWO4/SBA-15 (b), và ZnWO4/SBA-15 (c)
3.2. ĐꢰC TRƯNG CÁC VꢔT LIꢨU MWO4/CNT VꢧI M: Co, Cu,
Mn, Ni, Zn
Đꢏ tiꢗn hành ñꢚc trưng vꢅt liꢇu mang, các ꢌng nano cacbon (CNT) ñã
ñưꢃc ñꢚc trưng bꢡng các kꢨ thuꢅt như nhiꢓu xꢄ tia X, SEM và BET. Hình
ꢆnh SEM cho thꢋy vꢅt liꢇu mang ñưꢃc sꢜ dꢙng ñây có dꢄng hình ꢌng có
kích thưꢈc không ñꢊng ñꢔu.
Hình 3.7 Các ñưꢓng ñꢔng nhiꢂt hꢍp
Hình 3.6 Hình ꢒnh SEM cꢏa
phꢆ/giꢒi hꢍp phꢆ N2 ꢕ 77K cꢏa CNT
CNT
(a), 50NiWO4/CNT (b) ZnWO4/SBA-15
(c) và 50NiWO4/CNT (d)
Đꢏ minh chꢖng thêm vꢔ vꢅt liꢇu có dꢄng hình ꢌng, chúng tôi còn ñꢚc
trưng bꢕi kꢨ thuꢅt ñꢫng nhiꢇt hꢋp phꢙ và giꢆi hꢋp phꢙ N2 ꢕ 77K (hình
3.7a). Hình dꢄng ñưꢐng cong có kiꢏu V theo phân loꢄi IUPAC, ñꢚc trưng
cho vꢅt liꢇu mao quꢆn trung bình.
12
3.2.2 Đꢮc trưng vꢫt liꢛu CoWO4/CNT
Khi so sánh hình 3.8a và 3.8b, giꢆn ñꢊ tương ꢖng vꢈi CoWO4/CNT
có tꢋt cꢆ các pic cꢞa CNT, ngoài ra còn có mꢉt pic * ñꢚc trưng cho
CoWO4. Kꢗt quꢆ này cho thꢋy cưꢐng ñꢉ giꢆn ñꢊ XRD cꢞa muꢌi CoWO4
có cưꢐng ñꢉ rꢋt yꢗu. Vꢔ mꢚt nguyên tꢦc, cưꢐng ñꢉ giꢆn ñꢊ XRD yꢗu có
thꢏ do vꢅt liꢇu có ñꢉ tinh thꢏ kém hoꢚc kích thưꢈc bé. Trong trưꢐng hꢃp
này có thꢏ do CoWO4 có kích thưꢈc bé và phân tán mꢉt lꢈp rꢋt mꢣng trên
vꢅt liꢇu CNT.
Hình 3.9 Hình ꢒnh SEM cꢏa
Hình 3.8 Giꢒn ñꢖ nhiꢐu xꢎ tia X
CoWO4/CNT
cꢏa CoWO4 chuꢋn (a), CNT (b),
và CoWO4/CNT
Hình thái cꢞa vꢅt liꢇu CoWO4/CNT còn ñưꢃc ñꢚc trưng bꢕi SEM
(hình 3.9). Hình dꢄng các ꢌng nano cũng ñưꢃc quan sát. Mꢚc dù vꢅy, so
vꢈi hình ꢆnh SEM cꢞa CNT, chúng ta có thꢏ quan sát các hꢄt nhꢣ bám lên
trên các ꢌng. Các hꢄt ñó có thꢏ là các muꢌi tungstate cꢞa Co.
Mꢘu cũng ñưꢃc ñꢚc trưng bꢕi EDS (hình 3.10). Thành phꢒn cꢞa vꢅt
liꢇu bao gꢊm C, O, Co và W. Điꢔu này hoàn toàn phù hꢃp vꢈi công thꢖc
cꢞa vꢅt liꢇu. Mꢚt khác tꢧ lꢇ Co/W gꢒn bꢡng 1 xác nhꢅn thêm thành phꢒn
cꢞa muꢌi tungstate.
13
Hình 3.10 Phꢇ EDS cꢏa CoWO4/CNT
3.2.2 Đꢮc trưng vꢫt liꢛu CuWO4/CNT
So sánh ba giꢆn ñꢊ a, b, c trong hình 3.11 cho thꢋy giꢆn ñꢊ tương ꢖng
vꢈi CuWO4/CNT có tꢋt cꢆ các pic cꢞa CNT, ngoài ra còn có mꢉt pic * ñꢚc
trưng cho CuWO4. Pic ñꢚc trưng cho CuWO4 trong vꢅt liꢇu CuWO4/CNT
có cưꢐng ñꢉ bé ñiꢔu này có thꢏ do CuWO4 ꢕ dưꢈi dꢄng các hꢄt nano phân
tán trên bꢔ mꢚt vꢅt liꢇu CNT.
Hình 3.11 Giꢒn ñꢖ nhiꢐu xꢎ tia X
cꢏa CuWO4 chuꢋn (a), CNT (b), và
CuWO4/CNT
Hình 3.12 Hình ꢒnh SEM cꢏa
CuWO4/CNT
Hình ꢆnh SEM trong hình 3.12 cho thꢋy hình thái cꢞa vꢅt liꢇu
CuWO4/CNT có dꢄng các ꢌng nano.
Thành phꢒn vꢅt liꢇu ñưꢃc khꢫng ñꢢnh thêm bꢕi kꢗt quꢆ ño EDS (hình
3.13). Kꢗt quꢆ chꢧ ra rꢡng thành phꢒn cꢞa vꢅt liꢇu bao gꢊm C, O, Cu và W.
Điꢔu này hoàn toàn phù hꢃp vꢈi công thꢖc cꢞa vꢅt liꢇu. Mꢚt khác tꢧ lꢇ
Cu/W gꢒn bꢡng 1 xác nhꢅn thêm thành phꢒn cꢞa muꢌi tungstate.
14
Hình 3.13 Phꢇ EDS cꢏa CuWO4/CNT
3.2.3 Đꢮc trưng vꢫt liꢛu MnWO4/CNT
Tương tꢛ như các vꢅt liꢇu trên, mꢘu MnWO4/CNT cũng ñưꢃc ñꢚc
trưng bꢕi kꢨ thuaath XRD và kꢗt quꢆ trình bày trong hình 3.14. Mꢉt kꢗt
quꢆ hoàn toàn khác quan sát ñưꢃc trong trưꢐng hꢃp muꢌi cꢞa Mn khi so
sánh các giꢆn ñꢊ a, b và c trong hình 3.14. Giꢆn ñꢊ tương ꢖng vꢈi
MnWO4/CNT có tꢋt cꢆ các pic cꢞa MnWO4, ngoài ra còn có mꢉt pic * có
cưꢐng ñꢉ bé ñꢚc trưng cho CNT. Sꢛ khác biꢇt này có thꢏ giꢆi thích
MnWO4 có ñꢉ tinh thꢏ cao, dꢘn ñꢗn giꢆn ñꢊ XRD có cưꢐng ñꢉ lꢈn.
Hình 3.15 Hình ꢒnh SEM cꢏa
Hình 3.14 Giꢒn ñꢖ nhiꢐu xꢎ tia X
MnWO4/CNT
cꢏa MnWO4 chuꢋn (a), CNT (b),
và MnWO4/CNT
Hình thái cꢞa vꢅt liꢇu MnWO4/CNT còn ñưꢃc ñꢚc trưng bꢕi SEM
(hình 3.12). Hình dꢄng các ꢌng nano cꢞa vꢅt liꢇu cacbon cũng ñưꢃc quan
sát. Mꢚc dù vꢅy, so vꢈi hình ꢆnh SEM cꢞa CNT, chúng ta có thꢏ quan sát
các hꢄt nhꢣ cꢞa muꢌi tungstate cꢞa Mn bám lên trên các ꢌng.
Thành phꢒn cꢞa vꢅt liꢇu cũng ñưꢃc ñꢚc trưng bꢕi EDS. Hình 3.16
cho thꢋy thành phꢒn cꢞa vꢅt liꢇu bao gꢊm C, O, Mn và W. Điꢔu này hoàn
15
toàn phù hꢃp vꢈi công thꢖc cꢞa vꢅt liꢇu. Mꢚt khác tꢧ lꢇ Mn/W gꢒn bꢡng 1
xác nhꢅn thêm thành phꢒn cꢞa muꢌi tungstate.
Hình 3.16 Phꢇ EDS cꢏa MnWO4/CNT
3.2.4 Đꢮc trưng vꢫt liꢛu NiWO4/CNT
Giꢆn ñꢊ nhiꢓu xꢄ tia X cꢞa mꢘu 50NiWO4/CNT ñưꢃc trình bày trong
hình 3.17. Tương tꢛ như trong trưꢐng hꢃp cꢞa muꢌi Co và Cu, mꢉt pic có
cưꢐng ñꢉ yꢗu * tương ꢖng vꢈi muꢌi NiWO4 xuꢋt hiꢇn trong phꢟ cꢞa vꢅt
liꢇu 50NiWO4/CNT khi so sánh ba giꢆn ñꢊ a, b, c trong hình 3.17. Điꢔu
này có thꢏ do NiWO4 có thꢏ phân tán mꢉt lꢈp rꢋt mꢣng trên vꢅt liꢇu CNT.
Hình 3.17 Giꢒn ñꢖ nhiꢐu xꢎ tia X
cꢏa 50NiWO4 chuꢋn (a), CNT (b),
và 50NiWO4/CNT
Hình 3.18 Hình ꢒnh SEM cꢏa
50NiWO4/CNT
Hình thái cꢞa vꢅt liꢇu 50NiWO4/CNT còn ñưꢃc ñꢚc trưng bꢕi SEM
(hình 3.18). Hình dꢄng các ꢌng nano cũng ñưꢃc quan sát. Mꢚc dù vꢅy, ñꢌi
vꢈi vꢅt liꢇu này hình dꢄng các ꢌng nano khó quan sát hơn, có thꢏ do mꢉt
lꢈp muꢌi NiWO4 phꢞ lên trên bꢔ mꢚt.
16
Đꢏ có thêm minh chꢖng vꢔ thành phꢒn cꢞa vꢅt liꢇu, mꢘu cũng ñưꢃc
ñꢚc trưng bꢕi EDS (hình 3.19). Thành phꢒn cꢞa vꢅt liꢇu bao gꢊm C, O, Ni
và W vꢈi tꢧ lꢇ mol nguyên tꢌ trong bꢆng ñính kèm. Kꢗt quꢆ cho thꢋy thành
phꢒn hoàn toàn phù hꢃp vꢈi công thꢖc cꢞa vꢅt liꢇu. Mꢚt khác tꢧ lꢇ Ni/W
gꢒn bꢡng 1 xác nhꢅn thêm thành phꢒn cꢞa muꢌi tungstate.
Hình 3.19 Phꢇ EDS cꢏa 50NiWO4/CNT
3.2.5 Đꢮc trưng vꢫt liꢛu ZnWO4/CNT
Cũng như các vꢅt liꢇu trên, ZnWO4/CNT cũng ñưꢃc ñꢚc trưng XRD
và kꢗt quꢆ trình bày trong hình 3.20. Khi so sánh ba giꢆn ñꢊ a, b và c trong
hình 3.20, mꢉt kꢗt quꢆ có thꢏ dꢓ dàng nhꢅn thꢋy là ꢖng vꢈi ZnWO4/CNT
có tꢋt cꢆ các pic cꢞa CNT, ngoài ra còn có mꢉt pic * ñꢚc trưng cho
ZnWO4. Như ñã thꢆo luꢅn ꢕ trên, viꢇc xuꢋt hiꢇn pic có cưꢐng ñꢉ yꢗu cꢞa
pha ZnWO4 có thꢏ do hꢃp chꢋt này phân tán thành mꢉt lꢈp rꢋt mꢣng trên
vꢅt liꢇu CNT.
Hình 3.21 Hình ꢒnh SEM cꢏa
Hình 3.20 Giꢒn ñꢖ nhiꢐu xꢎ tia X cꢏa
ZnWO4 chuꢋn (a), CNT (b), và
ZnWO4/CNT
ZnWO4/CNT
17
Kꢨ thuꢅt SEM cũng ñưꢃc sꢜ dꢙng ñꢏ ñꢚc trưng hình thái cꢞa vꢅt liꢇu
ZnWO4/CNT (hình 3.21). Hình ꢆnh SEM chꢧ ra sꢛ tꢊn tꢄi hai pha trên vꢅt
liꢇu. Pha thꢖ nhꢋt có thꢏ là hình ꢆnh cꢞa các ꢌng cacbon. Pha thꢖ hai bao
gꢊm các tinh thꢏ nhꢣ bám trên các ꢌng nano, có thꢏ là các muꢌi tungstate
cꢞa Zn.
Kꢨ thuꢅt phân tích thành phꢒn EDS cũng ñưꢃc sꢜ dꢙng ñꢏ xác ñꢢnh
thành phꢒn cꢞa vꢅt liꢇu (hình 3.22). Thành phꢒn cꢞa vꢅt liꢇu bao gꢊm C,
O, Zn và W, phù hꢃp vꢈi công thꢖc cꢞa vꢅt liꢇu. Tuy nhiên khi so sánh
thành phꢒn Zn và W, tꢧ lꢇ mol cꢞa chúng bꢡng khoꢆng 1,8. Điꢔu này có thꢏ
dư mꢉt lưꢃng muꢌi Na2WO4 so vꢈi Zn(NO3)2.
Hình 3.22 Phꢇ EDS cꢏa ZnWO4/CNT
Các kꢗt quꢆ trên chꢧ ra rꢡng thành phꢒn cꢞa năm vꢅt liꢇu thu ñưꢃc
bao gꢊm các muꢌi tungstate cꢞa các kim loꢄi chuyꢏn tiꢗp có kích thưꢈc
nano phân tán trên chꢋt mang CNT. Kꢗt luꢅn này ñưꢃc minh chꢖng bꢕi các
kꢨ thuꢅt XRD, SEM, EDS và BET. Viꢇc phân tán các chꢋt bán dꢘn thành
các hꢄt nano có hai tác dꢙng trong viꢇc sꢜ dꢙng chúng như nhꢑng chꢋt xúc
tác quang. Thꢖ nhꢋt là tăng diꢇn tích bꢔ mꢚt sꢩ dꢘn ñꢗn tăng khꢆ năng hꢋp
phꢙ và sꢌ tâm xúc tác, thꢖ hai kích thưꢈc hꢄt giꢆm sꢩ giꢆm khꢆ năng tái
kꢗt hꢃp electron quang sinh vꢈi lꢥ trꢌng. Như vꢅy, vꢈi các ñꢚc ñiꢏm ñó, hy
vꢍng các vꢅt liꢇu thu ñưꢃc sꢩ có hoꢄt tính xúc tác quang hóa tꢌt.
3.3. KHꢭO SÁT HOꢀT TÍNH XÚC TÁC QUANG
3.3.1. ꢭnh hưꢷng cꢬa vꢫt liꢛu mang
Đꢏ so sánh vꢅt liꢇu mang, chúng tôi tiꢗn hành thꢜ hoꢄt tính xúc tác
quang trên hai vꢅt liꢇu mang SBA-15 và CNT vꢈi hai muꢌi ZnWO4 và
18
MnWO4. Kꢗt quꢆ hoꢄt tính xúc tác quang trong viꢇc phân hꢞy xanh
metylen trong nưꢈc trên các vꢅt liꢇu ZnWO4/CNT, MnWO4/CNT,
ZnWO4/SBA-15 và MnWO4/SBA-15 dưꢈi ñèn vꢈi công suꢋt 200W ñưꢃc
trình bày trong các hình 3.24 và hình 3.25. Kꢗt quꢆ trong hình 3.24 và hình
3.25 ñꢔu cùng chꢧ ra rꢡng nꢗu ñưꢃc mang trên CNT tꢌt hơn SBA-15 vꢈi
cùng mꢉt muꢌi tungstat. Kꢗt quꢆ này có thꢏ do hiꢇu ꢖng hiꢇp trꢃ
(synergistic effect) hình thành giꢑa CNT và các muꢌi tungstat. Nhiꢔu tài
cũng thưꢐng công bꢌ vꢔ hiꢇu ꢖng hiꢇp trꢃ xuꢋt hiꢇn giꢑa các hꢃp chꢋt vꢈi
các vꢅt liꢇu nano cacbon. Dꢛa trên kꢗt quꢆ này, chúng tôi khꢆo sát sâu hơn
trên vꢅt liꢇu mang là CNT.
Hình 3.24 Đꢖ thꢗ biꢀu diꢐn sꢁ biꢊn ñꢇi nꢖng ñꢘ xanh methylene ñưꢈc xúc
tác quang hóa bꢕi MnWO4/CNT; MnWO4/SBA-15
19
Hình 3.25 Đꢖ thꢗ biꢀu diꢐn sꢁ biꢊn ñꢇi nꢖng ñꢘ xanh methylene ñưꢈc xúc
tác quang hóa bꢕi ZnWO4/SBA-15; ZnWO4/CNT (b)
3.3.2. ꢭnh hưꢷng cꢬa muꢒi ñưꢠc ñem biꢩn tính
Trong ñꢔ tài này, chúng tôi tiꢗn hành khꢆo sát 5 muꢌi khác nhau
tungstate cꢞa các kim loꢄi chuyꢏn tiꢗp Mn, Zn, Co, Ni và Cu trên chꢋt
mang CNT. Hoꢄt tính cꢞa các chꢋt xúc tác quang MnWO4/CNT,
ZnWO4/CNT, CoWO4/CNT, NiWO4/CNT và CuWO4/CNT trong phꢆn
ꢖng phân hꢞy xanh metylen ñưꢃc trình bày lꢒn lưꢃt như sau.
Nꢗu biꢏu diꢓn biꢗn thiên nꢊng ñꢉ xanh metylen theo thꢐi gian phꢆn
ꢖng ñꢌi vꢈi tꢋt cꢆ các xúc tác, chúng tôi thu ñưꢃc kꢗt quꢆ trên hai hình
3.31 và 3.32. Vꢈi hai nguꢊn sáng khꢆ kiꢗn có cưꢐng ñꢉ ánh sáng khác
nhau, tꢋt cꢆ các chꢋt xúc tác ñꢔu có hoꢄt tính cao hơn ñꢌi vꢈi nguꢊn sáng
có năng lưꢃng lꢈn hơn. Điꢔu này hoàn toàn phù hꢃp vꢈi ñꢚc ñiꢏm cꢞa mꢉt
phꢆn ꢖng xúc tác quang hóa. Đꢌi vꢈi nguꢊn sáng là ñèn halogen, tꢌc ñꢉ
phꢆn ꢖng tăng dꢒn theo thꢖ tꢛ: CoWO4/CNT, MnWO4/CNT,
ZnWO4/CNT, CuWO4/CNT, 50NiWO4/CNT. Trong lúc ñó, thꢖ tꢛ tăng
dꢒn tꢌc ñꢉ phꢆn ꢖng trong trưꢐng hꢃp dùng nguꢊn sáng cꢞa bóng ñèn tròn
là
CoWO4/CNT,
ZnWO4/CNT,
MnWO4/CNT,
CuWO4/CNT,
50NiWO4/CNT. Nꢗu quan sát kꢨ hơn, thꢖ tꢛ vꢔ tꢌc ñꢉ cꢞa các vꢅt liꢇu gꢒn
như nhau ñꢌi vꢈi hai nguꢊn sang. Tꢌc ñꢉ bé nhꢋt là CoWO4/CNT, sau ñó
MnWO4/CNT và ZnWO4/CNT gꢒn như nhau, tiꢗp ñꢗn là CuWO4/CNT và
20
lꢈn nhꢋt là 50NiWO4/CNT. Như vꢅy, trong cꢆ hai trưꢐng hꢃp xúc tác
50NiWO4/CNT vꢘn là tꢌt nhꢋt. Do vꢅy, chúng tôi sꢜ dꢙng xúc tác này ñꢏ
khꢆo sát cho nhꢑng nghiên cꢖu sâu hơn.
Hình 3.31 Đꢖ thꢗ biꢀu diꢐn sꢁ biꢊn ñꢇi nꢖng ñꢘ xanh methylene ñưꢈc xúc
tác quang hóa bꢕi các mꢙu (a)
Hình 3.32 Đꢖ thꢗ biꢀu diꢐn sꢁ biꢊn ñꢇi nꢖng ñꢘ xanh methylene ñưꢈc xúc
tác quang hóa bꢕi các mꢙu (b).
3.3.3. ꢭnh hưꢷng cꢬa nguꢸn sáng
Như các tài liꢇu ñã chꢧ ra, chꢋt bán dꢘn làm xúc tác quang hóa dꢛa
trên nguyên tꢦc khi có mꢉt nguꢊn sáng thích hꢃp chiꢗu vào chꢋt bán dꢘn
thì sꢩ dꢘn ñꢗn các electron nhꢆy tꢝ vùng hóa trꢢ sang vùng dꢘn, ñꢏ lꢄi các
Tải về để xem bản đầy đủ
26 trang
14260
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tóm tắt Luận văn Nghiên cứu ứng dụng để xử lý một số hợp chất ô nhiễm hữu cơ bằng xúc tác quang các hợp chất của vonfram", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tom_tat_luan_van_nghien_cuu_ung_dung_de_xu_ly_mot_so_hop_cha.pdf
